DE3932918C2 - - Google Patents

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DE3932918C2 DE19893932918 DE3932918A DE3932918C2 DE 3932918 C2 DE3932918 C2 DE 3932918C2 DE 19893932918 DE19893932918 DE 19893932918 DE 3932918 A DE3932918 A DE 3932918A DE 3932918 C2 DE3932918 C2 DE 3932918C2
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    • H02K31/02Acyclic motors or generators, i.e. DC machines having drum or disc armatures with continuous current collectors with solid-contact collectors
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben von Wasser­ fahrzeugen, mit einem von Umgebungswasser durchströmten zylin­ drischen Körper, in dem ein als Schraube ausgebildetes hydrodyna­ misches Antriebselement auf einer Welle angeordnet ist, wobei die Schraube als Rotor einer elektrischen Maschine ausgestaltet und der zylindrische Körper von einer Solenoid-Magnetspule umgeben ist.The invention relates to a device for driving water vehicles with a cylinder through which ambient water flows drical body, in which a hydrodyna designed as a screw Mixing drive element is arranged on a shaft, wherein the screw is designed as a rotor of an electrical machine and the cylindrical body from a solenoid solenoid is surrounded.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der GB-Z "Marine Propulsion, Juli/August 1989, Seite 40", bekannt.A device of the type mentioned above is known from GB-Z "Marine Propulsion, July / August 1989, page 40".

Bei der bekannten Vorrichtung ist ein axial verhältnismäßig kurzes Rohr vorgesehen, das von Umgebungswasser durchströmt wird. Mittels radialer Streben ist ein axiales Wellenaggregat zentral gehalten, bei dem eine Welle in einer raumfest gelagerten Hülse drehbar gelagert ist. Auf der drehbaren Welle sitzt eine Schraube, deren Flügel an ihren freien Enden wiederum mit einem rohrförmigen Bauteil versehen sind. Das rohrförmige Bauteil trägt an seinem Außenumfang einen Rotoreisen-Ring und darauf wiederum Permanentmagnete. Diese Permanentmagnete befinden sich in geringem radialem Abstand von einem Stator, der in das äußere Rohr der Vorrichtung integriert ist. Das äußere Rohr wirkt damit zugleich als Ständerschutzzylinder.In the known device is axially proportional short pipe is provided, which is flowed through by ambient water becomes. By means of radial struts is an axial shaft aggregate held centrally, in which a shaft is mounted in a fixed position Sleeve is rotatably mounted. One sits on the rotating shaft Screw, the wings of which at their free ends turn with a tubular component are provided. The tubular component carries a rotor iron ring on its outer circumference and on it again permanent magnets. These permanent magnets are located a small radial distance from a stator that is in the outer Tube of the device is integrated. The outer tube works with it at the same time as a stand protection cylinder.

Die Schraube mit dem ringförmigen Rotoreisen und den Permanent­ magneten bildet daher den Rotor einer elektrischen Maschine, dessen Stator in dem äußeren Rohr der Vorrichtung angeordnet ist. Wird nun der Stator mittels eines Wechselstroms erregt, so dreht sich der Rotor, d. h. die Schraube, in dem äußeren Rohr der Vorrichtung und erzeugt damit einem Vorschub.The screw with the ring-shaped rotor iron and the permanent magnets therefore form the rotor of an electrical machine, whose stator is arranged in the outer tube of the device is. If the stator is now excited by an alternating current,  so the rotor turns, i. H. the screw in the outer tube the device and thus generates a feed.

Die bekannte Anordnung hat damit prinzipiell die Funktion einer Wechselstrommaschine, mit der Folge, daß ein Wechselstrom zur Erregung der Statorwindungen benötigt wird. Bei der bekannten Vorrichtung ist hierzu ein Wechselstromgenerator vorgesehen, der mittels eines Dieselmotors angetrieben wird und dessen Leistungsbandbreite mit 40 kW bis 1500 kW angegeben ist.In principle, the known arrangement has the function of a Alternating current machine, with the result that an alternating current for Excitation of the stator windings is required. With the known An AC generator is provided for this purpose, which is driven by a diesel engine and its Power range from 40 kW to 1500 kW is specified.

Die bekannte Anordnung ist damit mechanisch und elektrisch sehr aufwendig, weil zunächst die chemische Energie eines fossilen Brennstoffs (Dieselöl) in mechanische Energie, dann wieder in elektrische Energie und schließlich wiederum in mechanische Energie, umgewandelt werden muß. Hierdurch entsteht ein schlechter Wirkungsgrad, und die Anordnung ist überdies ausschließlich für Überwasserfahrzeuge geeignet, weil ein Diesel­ aggregat bei vertretbarem Aufwand nur bei Überwasserfahrzeugen betreibbar ist.The known arrangement is therefore very mechanical and electrical expensive because first the chemical energy of a fossil Fuel (diesel oil) in mechanical energy, then in again electrical energy and finally mechanical Energy that needs to be converted. This creates a poor efficiency, and the arrangement is moreover only suitable for surface vehicles because of a diesel aggregate with reasonable effort only for surface vehicles is operable.

Eine weitere Vorrichtung zum Antreiben von Wasserfahrzeugen ist aus einem Vortragsmanuskript von Intichar, L., Erlangen, mit dem Titel "Supraleitende Maschinen" bekannt, das anläßlich eines Vortrages ausgegeben wurde, der im Rahmen eines Seminars "Supraleitungstechnik" am 13. und 14. Mai 1985 in der Schule für Kerntechnik des Kernforschungszentrums Karlsruhe stattfand.Another device for driving watercraft is from a lecture manuscript by Intichar, L., Erlangen, known as "Superconducting Machines", the occasion of a lecture that was given as part of a seminar "Superconductivity technology" on May 13 and 14, 1985 at school for nuclear technology at the Karlsruhe Nuclear Research Center.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist an Bord eines Überwasser­ schiffes ein mechanischer Antrieb, bestehend aus zwei Diesel­ maschinen mit mittlerer Geschwindigkeit vorgesehen. Die Diesel­ maschinen treiben mechanisch zwei supraleitende Generatoren an, die wiederum elektrisch eine supraleitende Unipolar-Maschine antreiben. Die supraleitende Unipolar-Maschine wiederum treibt in konventioneller Weise über eine Welle eine übliche Schiffs­ schraube an. Alternativ wird dabei vorgeschlagen, für die supraleitende Maschine entweder eine Unipolar-Maschine vom Scheibentyp mit homogen axial gerichtetem Magnetfeld oder eine Unipolar-Maschine vom Trommeltyp mit radial gerichtetem Magnet­ feld einzusetzen.In this known device is on board a surface water schiffes a mechanical drive consisting of two diesel medium speed machines. The diesel machines mechanically drive two superconducting generators which in turn is electrically a superconducting unipolar machine drive. The superconducting unipolar machine in turn drives in a conventional way over a wave a usual ship screw on. Alternatively, it is proposed for  superconducting machine either a unipolar machine from Disc type with homogeneous axially directed magnetic field or a Unipolar machine of the drum type with radially directed magnet field.

Bei der bekannten Vorrichtung, die offenbar für zivile Anwen­ dungsbereiche bei Überwasserschiffen gedacht ist, wird somit ein wesentlicher möglicher Vorteil einer Unipolar-Maschine verschenkt, nämlich der, daß eine Unipolar-Maschine im Prinzip nur ein einziges bewegtes Teil, nämlich den bewegten Leiter mit dem damit drehverbundenen Antriebselement aufweist, das wiederum die erforderliche Vortriebskraft erzeugt. Bei der bekannten Vorrichtung wird vielmehr eine komplizierte Anordnung mit Dieselmaschinen, supraleitendem Generator und supraleitender Unipolar-Maschine verwendet, die nicht nur äußerst aufwendig ist, sondern darüber hinaus auch durch die Vielzahl periodisch alternierend bewegter Teile, z. B. der Kolben der Dieselmotoren, erhebliche Geräusche erzeugt.In the known device, which is apparently for civilian users areas in surface vessels is intended a major possible advantage of a unipolar machine given away, namely that a unipolar machine in principle only one moving part, namely the moving conductor with the drive element rotatably connected therewith, the again generates the necessary propulsive force. In the known device is rather a complicated arrangement with diesel engines, superconducting generator and superconducting Unipolar machine used, which is not only extremely expensive is, but also periodically due to the large number alternately moving parts, e.g. B. the pistons of the diesel engines, generates significant noise.

Die bekannte Vorrichtung ist daher nur für die genannten zivilen Anwendungen geeignet.The known device is therefore only for the civilian Suitable applications.

Eine weitere Vorrichtung zum Antreiben von Wasserfahrzeugen ist aus der GB-Z "Maritime Defense, The Journal of International Naval Technology", 12/1988, Seite 445, bekannt.Another device for driving watercraft is from the GB-Z "Maritime Defense, The Journal of International Naval Technology ", 12/1988, page 445.

Diese bekannte Vorrichtung ist ein sogenannter magnetohydrodyna­ mischer Antrieb (MHD-Antrieb), bei dem einem Medium, das bewegliche Ladungsträger enthält, sowohl ein elektrisches wie auch ein magnetisches Feld aufgeprägt wird. Infolge des ein­ wirkenden elektrischen Feldes geraten die Ladungsträger in Bewegung, und es wird dann infolge der Bewegung der Ladungs­ träger im magnetischen Feld auf die Ladungsträger die sogenannte Lorentz-Kraft ausgeübt, die sich aus dem Kreuzprodukt der Vektoren des magnetischen Feldes und der Geschwindigkeit in bekannter Weise ergibt. This known device is a so-called magnetohydrodyna mixer drive (MHD drive), in which a medium that contains mobile charge carriers, both electrical and a magnetic field is also impressed. As a result of one acting electrical field, the charge carriers get into Movement, and then it becomes due to the movement of the charge carriers in the magnetic field on the charge carriers the so-called Lorentz force exerted from the cross product of the Magnetic field and velocity vectors in results in a known manner.  

Bei diesem bekannten Wasserfahrzeug-Antrieb ist ein von Um­ gebungswasser durchströmtes Rohr von zwei symmetrisch zur Rohrachse angeordneten supraleitenden Sattelspulen umgeben. Die Sattelspulen erzeugen damit ein magnetisches Feld, dessen Richtung senkrecht zur Rohrachse verläuft. Im Rohr sind zwei kondensatorartige Plattenelektroden in axialer Richtung ange­ ordnet, so daß das von diesen Plattenelektroden erzeugte magnetische Feld ebenfalls senkrecht zur Achsrichtung, aber auch senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes verläuft. Dies hat zur Folge, daß den im Rohr befindlichen freien Ladungs­ trägern des Umgebungswassers, nämlich den Ionen des Salzwassers, eine Lorentz-Kraft mitgeteilt wird, die in Axialrichtung des Rohres verläuft. Die bekannte Anordnung erzeugt somit eine Rückstoßkraft, die von den im Rohr axial bewegten Ladungsträgern herrührt. Bei der bekannten Vorrichtung zum Antreiben eines Wasserfahrzeuges wird mit den Sattelspulen eine Magnetfeldstärke von 2 T mit einem Strom von 2000 A erzeugt, was zu einer Rückstoßkraft von 8 kN führen soll.In this known watercraft drive is one of order pipe through which the supply water flows is symmetrical Surrounded tube axis arranged superconducting saddle coils. The saddle coils thus generate a magnetic field, the Direction perpendicular to the pipe axis. There are two in the pipe capacitor-like plate electrodes in the axial direction arranges so that the generated by these plate electrodes magnetic field also perpendicular to the axis direction, however also runs perpendicular to the direction of the magnetic field. This has the consequence that the free charge in the tube carriers of the surrounding water, namely the ions of the salt water, a Lorentz force is communicated in the axial direction of the Rohres runs. The known arrangement thus produces one Recoil force from the axially moving charge carriers in the tube comes from. In the known device for driving a Watercraft becomes a magnetic field strength with the saddle coils of 2 T with a current of 2000 A, resulting in a Recoil force of 8 kN.

Bei der bekannten Vorrichtung ist von Vorteil, daß die Antriebs­ einheit keinerlei bewegliche Elemente benötigt und daher praktisch keine Antriebsgeräusche auftreten. Aufgrunddessen eignen sich derartige Anordnungen auch für militärische Zwecke, insbesondere zum Antreiben von Unterseebooten.In the known device it is advantageous that the drive unit requires no moving elements and therefore practically no drive noise occur. Because of that such arrangements are also suitable for military purposes, especially for driving submarines.

Allerdings ist bei der bekannten Vorrichtung von Nachteil, daß der Wirkungsgrad verhältnismäßig niedrig, die erzeugte Antriebs­ kraft, bezogen auf die eingesetzte Energie, somit ungünstig ist.However, the known device has the disadvantage that the efficiency is relatively low, the drive generated force, based on the energy used, therefore unfavorable is.

Aus der DE-PS 8 73 362 ist ein Antrieb für Wasserfahrzeuge bekannt, bei dem der Antrieb durch einen Propeller in einem etwa in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schacht bewirkt wird. Der Schacht kann dabei die Form eines sich stromabwärts ver­ jüngenden Rohres aufweisen. From DE-PS 8 73 362 is a drive for watercraft known in which the drive by a propeller in one approximately in the vehicle longitudinal direction shaft is effected. The shaft can be in the form of a downstream ver young pipe.  

Aus der DE-PS 8 88 515 ist ein Schnellschiff bekannt, das als Tragflügelboot ausgebildet ist. Bei diesem Schnellschiff sind Antriebspropeller im Abstand vom Rumpf angeordnet, und zwar am unteren Ende von Stelzen, auf denen sich der Rumpf des Schnellschiffes bei schneller Fahrt über die Wasseroberfläche erhebt.From DE-PS 8 88 515 a high-speed ship is known, which as Hydrofoil is trained. Are with this speedboat Propeller propeller spaced from the fuselage at the bottom of stilts on which the trunk of the Schnellschiffes when driving fast over the water surface raises.

Aus der CH-PS 4 94 672 ist ein Motorboot mit Schraubenantrieb bekannt, bei dem die Schraube in einem vom Bug zum Heck ver­ laufenden Wasserführungsfohr arbeitet, das in der Längsrichtung des Bootes verläuft.From CH-PS 4 94 672 is a motor boat with a screw drive known in which the screw in a ver from bow to stern running water guide works in the longitudinal direction of the boat runs.

Aus der DE-Z: HANSA, 1989, Nr. 9/10, Seiten 681 bis 684, sind Hochleistungsmotoren für Schiffsantriebe bekannt, bei denen ebenfalls magnetohydrodynamische Antriebe verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird auch vorgeschlagen, supraleitende Magnetspulen einzusetzen. In diesem Zusammenhang wird auch vorgeschlagen, hierfür neuere Supraleiter zu verwenden, die bereits bei -200°C supraleitend werden.From DE-Z: HANSA, 1989, No. 9/10, pages 681 to 684 High-performance engines for ship propulsion systems known magnetohydrodynamic drives can also be used. In this context, superconducting is also proposed Use solenoids. In this context, too proposed using newer superconductors for this purpose, the become superconducting already at -200 ° C.

Unipolar-Maschinen an sich sind allgemein bekannt, z. B. aus dem DE-Buch: Moeller/Fricke/Frohne/Vaske, Grundlagen der Elektrotechnik; B. G. Teubner, Stuttgart 1986, Seiten 187 bis 191, insbesondere Fig. 4.43.Unipolar machines per se are generally known, e.g. B. from the DE book: Moeller / Fricke / Frohne / Vaske, Basics of Electrical engineering; B. G. Teubner, Stuttgart 1986, pages 187 to 191, in particular Fig. 4.43.

Unter "Solenoid-Spulen" sind im Rahmen der vorliegenden Anmeldung solche zylindrischen Magnetspulen zu verstehen, die im Vergleich zum Durchmesser axial lang ausgebildet sind. Nähere Einzelheiten hierzu finden sich im DE-Buch von Schnell, G. "Magnete", Verlag Karl Thiemig, München, 1973, Seite 139ff."Solenoid coils" are within the scope of the present application to understand such cylindrical solenoids, which in comparison axially long to the diameter. More details this can be found in the DE book by Schnell, G. "Magnete", Verlag Karl Thiemig, Munich, 1973, page 139ff.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit einem Gleichstromantrieb bei geringstmöglicher Geräuschent­ wicklung eine größtmögliche Vortriebskraft bei niedrigem Energieeinsatz erzielt wird.The invention is therefore based on the object of a device of the type mentioned in such a way that with a DC drive with the lowest possible noise the greatest possible propulsive force at low Energy use is achieved.

Diese Aufgabe wird zum einen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrische Maschine eine Unipolarmaschine ist, bei der der zylindrische Körper als Rohr ausgebildet ist, und die Solenoid-Magnetspule in dem Rohr ein im wesentlichen axiales Konstant-Magnetfeld erzeugt, und daß die Schraube mindestens einen radialen elektrischen Leiter umfaßt, der einerseits mit einer in der Welle verlaufenden ersten Zuleitung und andererseits mit einer entlang des Rohres verlaufenden zweiten Zuleitung elektrisch verbunden ist.On the one hand, this object is achieved according to the invention by that the electrical machine is a unipolar machine, at the cylindrical body is designed as a tube, and the Solenoid in the tube a substantially axial Constant magnetic field generated, and that the screw at least comprises a radial electrical conductor, the one hand with a first supply line running in the shaft and on the other hand with a second supply line running along the pipe is electrically connected.

Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß die elektrische Maschine eine Unipolarmaschine ist, bei der der zylindrische Körper als Rohr ausgebildet ist, und die Magnetspule mindestens bereichsweise ein im wesentlichen radiales Konstant-Magnetfeld erzeugt, und daß das Rohr mindestens einen im wesentlichen parallel zu einer Achse der Welle verlaufenden elektrischen Leiter umfaßt, der durch den radialen Bereich des Magnetfeldes verläuft und beidendig an Zuleitungen angeschlossen ist.The object is further achieved in that the electrical Machine is a unipolar machine, in which the cylindrical Body is designed as a tube, and the magnetic coil at least in areas an essentially radial constant magnetic field generated, and that the tube at least one essentially electrical running parallel to an axis of the shaft Conductor that passes through the radial area of the magnetic field runs and is connected at both ends to supply lines.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Durch die Verwendung einer Konfiguration, die ausschließlich nach Art einer Unipolar-Maschine ausgebildet ist, wird mit nur einem einzigen bewegten Teil, nämlich mit dem bewegten Leiter sowie dem damit integrierten Antriebselement, die erforderliche Vortriebskraft erzeugt. Es sind also weder Antriebselemente mit periodisch alternierend linear bewegten Maschinenelementen erforderlich, noch komplizierte Strukturen üblicher Gleichstromantriebe, wie sie beispielsweise in Unter­ seebooten eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat vielmehr eine extrem einfache Struktur und eignet sich damit besonders für einen Einsatz im maritimen Bereich.The object on which the invention is based is achieved in this way completely solved. By using a configuration, which are designed exclusively in the manner of a unipolar machine is with only one moving part, namely with the moving conductor and the drive element integrated with it, generates the necessary propulsive force. So it's not Drive elements with periodically alternating linear movements Machine elements required, still complicated structures usual DC drives, such as those in Unter sea boats can be used. The device according to the invention rather has an extremely simple structure and is therefore suitable especially for use in the maritime sector.

Die Erfindung hat ferner den wesentlichen Vorteil, daß die Schraube und der elektrische Leiter einstückig miteinander kombiniert sind, so daß die elektrischen Leiter hydrodynamisch nicht in Erscheinung treten. Hierbei macht man sich also in vorteilhafter Weise die Tatsache zunutze, daß eine Schraube als hydrodynamisches Antriebselement zur Aufnahme von elektri­ schen Leitern geeignet ist, die radial oder axial verlaufen können.The invention also has the essential advantage that the Screw and the electrical conductor in one piece are combined so that the electrical conductors are hydrodynamic  do not appear. Here you make yourself in take advantage of the fact that a screw as a hydrodynamic drive element for receiving electri suitable conductors that run radially or axially can.

Unipolar-Maschinen sind, wie bereits erwähnt, an sich bekannt, beispielsweise aus dem Lehrbuch von Pohl "Einführung in die Physik", 20. Auflage, 1967, Band 2 "Elektrizitätslehre", Seiten 69 und 101 sowie aus dem Lehrbuch von Flegler, Grundgebiete der Elektrotechnik, Seite 219.As already mentioned, unipolar machines are known per se, for example from the textbook by Pohl "Introduction to Physics ", 20th edition, 1967, volume 2" Elektrizitätslehre ", pages 69 and 101 as well as from the textbook by Flegler, Grundgebiete of electrical engineering, page 219.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des zunächst genannten Ausführungsbeispiels der Erfindung verläuft der Leiter durch mindestens einen Flügel der Schraube.In a preferred embodiment of the aforementioned Embodiment of the invention runs through the conductor at least one wing of the screw.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine hydrodynamisch besonders günstige Form entsteht, weil der Leiter nicht als separates und damit strömungswiderstandsbehaftetes Element in Erscheinung tritt.This measure has the advantage of being particularly hydrodynamic Favorable shape arises because the conductor is not a separate one and thus an element with flow resistance in appearance occurs.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des zunächst genannten Ausführungsbeispiels sind das Rohr und die Schraube drehstarr miteinander verbunden.In a further preferred embodiment of the first mentioned embodiment are the tube and the screw torsionally rigidly connected.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine mechanisch stabile Einheit von Rohr und Schraube entsteht.This measure has the advantage that it is mechanically stable Unity of tube and screw is created.

Bei der Erfindung ist ferner bevorzugt, wenn die Magnetspule mindestens eine Solenoidspule umfaßt.In the invention it is further preferred if the magnetic coil comprises at least one solenoid coil.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine besonders einfache Spulenkonfiguration verwendet wird, die als Baueinheit hydro­ dynamisch günstig ist, die einfach gewickelt werden kann und die auch in supraleitender Ausführung ohne Probleme handhabbar ist. This measure has the advantage that it is particularly simple Coil configuration is used, the hydro as a structural unit is dynamically favorable, which can be easily wound and which can also be handled without problems in the superconducting version is.  

Die Schraube ist vorzugsweise mehrgängig und koaxial zur Solenoidspule angeordnet.The screw is preferably multi-start and coaxial with Solenoid coil arranged.

Auf diese Weise entsteht eine kompakte, hydrodynamische günstige und in ihren Antriebseigenschaften vorteilhafte bzw. mit bekannten Mitteln optimierbare Antriebseinheit, die sowohl in Überwasserschiffen wie auch in Unterseebooten in mannigfaltiger Einbauart Verwendung finden kann.This creates a compact, hydrodynamic, inexpensive one and advantageous in their drive properties or with known means optimizable drive unit, both in Surface ships as well as in submarines in varied Installation type can be used.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels sind zwei Solenoidspulen gleichachsig und axial voneinander beabstandett angeordnet, und der Leiter verläuft in axialer Richtung im Zwischenraum zwischen den Solenoidspulen.In a preferred development of this embodiment two solenoid coils are coaxial and axially apart spaced apart, and the conductor extends axially Direction in the space between the solenoid coils.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das zwischen den Solenoid­ spulen in radialer Richtung austretende Magnetfeld zu einem doppelten Drehmoment führt, und daß das Feld bei genügend naher axialer Beabstandung der beiden Solenoidspulen auch auf einen axial kurzen Raumbereich konzentriert werden kann und dort auch in genügender Homogenität radial verläuft.This measure has the advantage that it is between the solenoid coil radially emerging magnetic field to one double torque leads, and that the field is sufficiently close axial spacing of the two solenoid coils also on one axially short space can be concentrated and there too runs radially with sufficient homogeneity.

Um die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den raumfesten und den drehbaren Elementen herzustellen, sind unterschiedliche Kombinationen denkbar.To make the necessary electrical connections between the are fixed and the rotatable elements to produce different combinations possible.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rohr über einen ersten Schleifkontakt mit einer raumfest angeordneten Spannungsquelle elektrisch verbunden.In one embodiment of the invention, the tube is over a first sliding contact with a fixed Power source electrically connected.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Rohr eine kontinuierlich umlaufende Umfangsfläche hat, an der Schleifkontakte besonders gut anliegen können. This measure has the advantage that the tube is continuous circumferential surface, especially on the sliding contacts can fit well.  

Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Welle der Schraube und die Schraube drehstarr miteinander verbunden, und die Welle ist über einen zweiten Schleifkontakt mit einer raumfest angeordneten Spannungsquelle elektrisch verbunden.In further embodiments of the invention, the shaft the screw and the screw are connected in a torsionally rigid manner, and the shaft is through a second sliding contact with one fixedly arranged voltage source electrically connected.

Mit diesen Maßnahmen können unterschiedliche kinematische Variationen für Antriebsanordnungen und elektrische Verbindungen zwischen Welle, Schraube und Rohr, relativ zum raumfesten Bezugssystem, realisiert werden.With these measures, different kinematic Variations for drive arrangements and electrical connections between shaft, screw and tube, relative to the fixed space Frame of reference.

Bei noch einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen ist die Schraube drehstarr mit der Solenoidspule verbindbar und ein radial gerichtetes elektrisches Feld ist in dem von der Solenoidspule umschlossenen Raum erzeugbar.In yet another group of embodiments the screw is rigidly connectable to the solenoid coil and a radially directed electric field is in that of the Solenoid coil enclosed space can be generated.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß in bestimmten Betriebs­ fällen des Wasserfahrzeuges auf einen MHD-Antrieb umgeschaltet werden kann, der frei von mechanischer Geräuschentwicklung ist. Hierzu wird die Schraube arretiert und mittels des radial gerichteten elektrischen Feldes in Zusammenwirkung mit dem axial gerichteten magnetischen Feld dem Umgebungswasser im Bereich der Schraube eine zirkulare Bewegung um die Achse der Schraube herum aufgeprägt. Da die Schraube eine Leitfläche aufweist, die zur Achse angestellt ist, wird das zirkulare umlaufende Umgebungswasser in axialer Richtung umgelenkt und erzeugt auf diese Weise einen Rückstoß. These measures have the advantage that in certain operating cases of the watercraft switched to a MHD drive that is free of mechanical noise. For this purpose, the screw is locked and by means of the radial directed electric field in cooperation with the axially directed magnetic field to the surrounding water in the area the screw makes a circular movement around the axis of the screw imprinted around. Since the screw has a guide surface, which is set to the axis, becomes the circular orbiting Ambient water deflected in the axial direction and generated on this way a recoil.  

Mit den vorstehend erläuterten Maßnahmen ist es somit möglich, ein Wasserfahrzeug mit einem Antrieb zu versehen, der im nicht­ sensiblen Einsatzfall nach Art einer Unipolarmaschine arbeitet, d. h. mit einer gewissen, wenngleich geringen Geräuschentwicklung, während im sensiblen Einsatz, bspw. bei einer Schleichfahrt eines Unterseebootes auf den MHD-Antrieb umgeschaltet wird.With the measures explained above it is thus possible to provide a watercraft with a drive that is not in the sensitive application works like a unipolar machine, d. H. with a certain, albeit low, noise level, while in sensitive use, for example when creeping of a submarine is switched to the MHD drive.

Im Rahmen der Erfindung ist besonders bevorzugt, wenn eine supraleitende Spule als Magnetspule eingesetzt wird, weil die Vortriebskraft sowohl beim Unipolar-Antrieb mit sich drehendem Antriebselement wie auch beim MHD-Antrieb die Vortriebskraft direkt von der magnetischen Feldstärke abhängt.In the context of the invention it is particularly preferred if a superconducting coil is used as a magnetic coil because the Driving force in both the unipolar drive with rotating Drive element, as with the MHD drive, the driving force depends directly on the magnetic field strength.

Hierbei ist besonders bevorzugt, wenn die Spule aus einem Hochtemperatur-Supraleiter besteht.It is particularly preferred here if the coil consists of a High temperature superconductor exists.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß je nach Sprungtemperatur des Supraleiters nur verhältnismäßig einfache Kühleinrichtungen oder sogar überhaupt keine Kühleinrichtungen erforderlich sind, wenn ein supraleitendes Material zum Wickeln der Spule eingesetzt wird, das bereits bei der Umgebungstemperatur des Wasser­ fahrzeuges in supraleitendem Zustand ist.This measure has the advantage that depending on the jump temperature of the superconductor only relatively simple cooling devices or even no cooling devices are required at all, if a superconducting material is used to wind the coil that is already at the ambient temperature of the water vehicle is in superconducting state.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.Further advantages result from the description and the Drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following standing features to be explained not only in each specified combination, but also in other combinations  or can be used alone without the scope of the to leave the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail in the following description explained. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht eines in einem Magnet­ feld befindlichen, stromdurchflossenen Leiters, zur Erläuterung eines Unipolar-Antriebes; Figure 1 is a schematic view of a current-carrying conductor in a magnetic field, for explaining a unipolar drive.

Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 is a schematic side view of a first embodiment of a device according to the invention;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 2, jedoch für eine Variante eines erfindungsgemäßen Antriebes mit zusätzlicher Betriebsmöglichkeit als MHD-Antrieb; FIG. 3 shows, on an enlarged scale, a detail from the illustration in FIG. 2, but for a variant of a drive according to the invention with additional operating options as a MHD drive;

Fig. 4 eine Darstellung, ähnlich Fig. 2, jedoch für noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4 is an illustration similar to Fig. 2, but for yet another embodiment of the invention;

Fig. 5 bis 8 schematisierte Frontansichten von Wasserfahrzeugen mit unterschiedlichen Anordnungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen. Fig. 5 to 8 schematic front views of watercraft according to the invention with different arrangements of devices.

In Fig. 1 sind mit 10 Feldlinien eines magnetischen Feldes B bezeichnet. Die magnetischen Feldlinien 10 verlaufen zueinander parallel in einer vorgegebenen Richtung.In Fig. 1, 10 field lines of a magnetic field B are designated. The magnetic field lines 10 run parallel to one another in a predetermined direction.

Ein elektrischer Leiter 11 ist senkrecht zu den magnetischen Feldlinien 10 angeordnet und wird von einem Gleichstrom I durchflossen. Der elektrische Leiter 11 ist in einer Richtung senkrecht zu seiner Erstreckung in mit 12 angedeuteten Lagern drehbar gehalten.An electrical conductor 11 is arranged perpendicular to the magnetic field lines 10 and a direct current I flows through it. The electrical conductor 11 is rotatably held in a direction perpendicular to its extension in bearings indicated by 12 .

Da der Leiter 11, wie erwähnt, senkrecht zu den magnetischen Feldlinien 10 gerichtet und stromdurchflossen ist, wird er infolge der sich einstellenden Lorentz-Kraft senkrecht zu seiner Erstreckung und senkrecht zu den magnetischen Feldlinien 10 ausgelenkt, so daß er eine Drehbewegung um eine durch die Lager 12 definierte Achse 14 ausführt, die parallel zu den magnetischen Feldlinien 10 gerichtet ist.Since, as mentioned, the conductor 11 is directed perpendicular to the magnetic field lines 10 and through which current flows, it is deflected perpendicular to its extension and perpendicular to the magnetic field lines 10 as a result of the Lorentz force which is set up, so that it undergoes a rotary movement by one Bearing 12 executes defined axis 14 which is directed parallel to the magnetic field lines 10 .

Über die Drehbewegung des elektrischen Leiters 11 um die Achse 14 kann ein Drehmoment abgenommen und zu Antriebszwecken verwendet werden.A torque can be removed via the rotary movement of the electrical conductor 11 about the axis 14 and used for drive purposes.

In Fig. 2 bezeichnet 20 insgesamt eine Antriebseinheit für Wasserfahrzeuge.In Fig. 2, 20 designates a drive unit for water vehicles.

Eine Solenoidspule 21 ist um eine Achse 22 herum rotations­ symmetrisch angeordnet. Die Solenoidspule 21 kann eine resisti­ ve, d. h. normal leitende Spule, oder aber auch eine supraleiten­ de Spule sein, wozu weitere Einzelheiten in den Fig. der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. A solenoid coil 21 is arranged rotationally symmetrically about an axis 22 . The solenoid coil 21 can be a resistive, ie normally conductive coil, or else a superconducting coil, for which purpose further details are not shown in the figures for the sake of clarity.

Die Solenoidspule 21 ist an einer Außenseite eines Wasser­ fahrzeuges angeordnet, so daß ihr Innenraum vom Umgebungswasser ausgefüllt ist.The solenoid coil 21 is arranged on an outside of a water vehicle, so that its interior is filled with ambient water.

Mit 23 ist eine raumfeste Halterung der Solenoidspule 21 am Schiffskörper angedeutet, um zu verdeutlichen, daß die Solenoid­ spule 21 nicht drehbar ist. 23 with a space-fixed support of the solenoid coil 21 is indicated on the hull, in order to clarify that the solenoid coil 21 is not rotatable.

Mit 24 sind die Feldlinien des von der Solenoidspule 21 erzeug­ ten magnetischen Feldes B bezeichnet. Die Feldlinien 24 ver­ laufen im Inneren der Solenoidspule 21 im wesentlichen in axialer Richtung und werden erst im Außenraum der Solenoidspule 21 in eine radiale Richtung umgelenkt, wie dies an sich bekannt ist.With 24 , the field lines of the magnetic field B generated by the solenoid coil 21 are designated. The field lines 24 ver run inside the solenoid coil 21 substantially in the axial direction and are deflected only in the outer space of the solenoid coil 21 in a radial direction, as is known per se.

Eine Welle 30 erstreckt sich koaxial zur Solenoidspule 21 entlang der Achse 22. Die Welle 30 ist in raumfesten Lagern 31 drehbar gelagert. Sie trägt eine Schraube 32, die im darge­ stellten Ausführungsbeispiel eine mehrgängige archimedische Spirale ist.A shaft 30 extends coaxially with the solenoid coil 21 along the axis 22 . The shaft 30 is rotatably mounted in fixed bearings 31 . It carries a screw 32 , which is a multi-course Archimedean spiral in the illustrated embodiment.

An dem in Fig. 2 rechten Ende trägt die Welle 30 einen ersten Schleifring 33, der mit einer ersten elektrischen Leitung 34 verbunden ist. Die erste elektrische Leitung 34 durchsetzt die Welle 30 in axialer Richtung. Von der ersten elektrischen Leitung 34 gehen radiale Stichleitungen 35 ab, die sich durch Flügel der Schraube 32 hindurch erstrecken.At the right end in FIG. 2, the shaft 30 carries a first slip ring 33 , which is connected to a first electrical line 34 . The first electrical line 34 passes through the shaft 30 in the axial direction. Radial branch lines 35 extend from the first electrical line 34 and extend through the wing of the screw 32 .

Die freien Enden der Flügel der Schraube 32 sind von einem zylindrischen Rohr 36 umgeben, das mit der Schraube 32 und damit auch mit der Welle 30 drehstarr verbunden ist. The free ends of the wings of the screw 32 are surrounded by a cylindrical tube 36 which is connected in a rotationally rigid manner to the screw 32 and thus also to the shaft 30 .

Das Rohr 36 ist in axialer Richtung elektrisch leitfähig, entweder dadurch, daß axial verlaufende elektrische Leitungen verlegt sind, wie dies mit der ersten elektrischen Leitung 34 in der Welle 30 der Fall ist, oder indem das Rohr 36 teilweise oder insgesamt leitfähig ist.The pipe 36 is electrically conductive in the axial direction, either by laying electrical lines running axially, as is the case with the first electrical line 34 in the shaft 30 , or by the pipe 36 being partially or entirely conductive.

Wichtig bei der vorstehend erläuterten Konfiguration ist alleine, daß die Flügel der Schraube 32 in radialer Richtung stromdurchflossen sind, während im übrigen die Leitung des elektrischen Stromes in axialer Richtung durch die Welle 30 und durch das Rohr 36 in unterschiedlichster Weise ausgeführt sein kann.What is important in the configuration explained above is that the wings of the screw 32 have current flowing through them in the radial direction, while the conduction of the electrical current in the axial direction through the shaft 30 and through the tube 36 can be carried out in a variety of ways.

Am Rohr 36 befindet sich ein zweiter Schleifring 37. Mit Bürsten 38 bzw. 39 wird ein elektrischer Kontakt zu den Schleifringen 33 bzw. 37 hergestellt. Die Bürsten 38, 39 sind an eine erste Spannungsquelle 40 angeschlossen.A second slip ring 37 is located on the tube 36 . With brushes 38 and 39 , an electrical contact to the slip rings 33 and 37 is made. The brushes 38 , 39 are connected to a first voltage source 40 .

Wie mit einem Pfeil 41 angedeutet, werden die radialen Stich­ leitungen 35 auf diese Weise von Strom durchflossen, und zwar sämtlich bei der eingezeichneten Polarität von außen radial nach innen. Da andererseits die magnetischen Feldlinien 24 in Fig. 2 von rechts nach links gerichtet sind, bedeutet dies, wie ein Vergleich mit der Prinzipdarstellung der Fig. 1 zeigt, daß der Welle 30 ein Drehmoment in Uhrzeigerrichtung, von der linken Seite der Fig. 2 her betrachtet, mitgeteilt wird.As indicated by an arrow 41 , the radial branch lines 35 are traversed by current in this way, and all of them with the polarity shown radially inwards from the outside. On the other hand, since the magnetic field lines 24 in FIG. 2 are directed from right to left, this means, as a comparison with the basic illustration of FIG. 1 shows, that the shaft 30 has a torque in the clockwise direction from the left side of FIG. 2 considered, communicated.

Auf diese Weise wird die Schraube 32 gedreht und die Antriebs­ einheit 20 entwickelt einen Rückstoß. In this way, the screw 32 is rotated and the drive unit 20 develops a recoil.

Fig. 3 zeigt das rechte stirnseitige Ende einer Antriebseinheit 20′, die sehr ähnlich der Antriebseinheit 20 gemäß Fig. 2 gestaltet ist; und es sind daher auch gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 3 shows the right end of a drive unit 20 ', which is very similar to the drive unit 20 shown in FIG. 2; and therefore the same elements are provided with the same reference numerals.

Wie man aus Fig. 3 erkennt, ist das Rohr 36 auf seiner innen­ zylindrischen Oberfläche mit einem ersten leitfähigen Belag 50 versehen, während die Welle 30′ an ihrer außenzylindrischen Oberfläche einen zweiten leitfähigen Belag 51 trägt. Es versteht sich dabei, daß das Rohr 36′ bzw. die Welle 30′ auch insgesamt leitfähig, beispielsweise metallisch, ausgebildet sein können.As can be seen from Fig. 3, the tube 36 is provided on its inner cylindrical surface with a first conductive coating 50 , while the shaft 30 'carries a second conductive coating 51 on its outer cylindrical surface. It goes without saying that the tube 36 'or the shaft 30 ' can also be made overall conductive, for example metallic.

Eine zweite elektrische Leitung 52 erstreckt sich in axialer Richtung durch die Welle 30′ und ist einerseits mit dem zweiten leitfähigen Belag 51 und andererseits einem dritten Schleifring 53 verbunden. Mittels einer dritten Bürste 54 wird der Kontakt zum dritten Schleifring 53 hergestellt.A second electrical line 52 extends in the axial direction through the shaft 30 'and is connected on the one hand to the second conductive coating 51 and on the other hand a third slip ring 53 . A third brush 54 is used to make contact with the third slip ring 53 .

Eine zweite Spannungsquelle 55 ist zwischen die dritte Bürste 54 und die zweite Bürste 39 geschaltet, die ihrerseits gal­ vanisch mit dem ersten leitfähigen Belag 50 verbunden ist.A second voltage source 55 is connected between the third brush 54 and the second brush 39 , which in turn is galvanically connected to the first conductive coating 50 .

Während die erste Spannungsquelle 40 so ausgelegt ist, daß ein möglichst hoher Strom I (vgl. Fig. 2) durch die radialen Stichleitungen 35 fließt, ist die zweite Spannungsquelle 55 so ausgelegt, daß eine möglichst hohe Spannung zwischen den leitfähigen Belägen 50, 51 erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein radial gerichtetes elektrisches Feld erzeugt, dessen Feldlinien 65 sich in radialer Richtung zwischen den leitfähigen Belägen 50, 51 erstrecken. While the first voltage source 40 is designed such that the highest possible current I (see FIG. 2) flows through the radial stub lines 35 , the second voltage source 55 is designed such that the highest possible voltage between the conductive coatings 50 , 51 generates becomes. In this way, a radially directed electric field is generated, the field lines 65 of which extend in the radial direction between the conductive coatings 50 , 51 .

Mittels Schaltern 56, 57 kann einmal die erste Spannungsquelle 40 und zum anderen die zweite Spannungsquelle 55 in ihren jeweiligen Stromkreis eingeschaltet werden.Using switches 56 , 57 , first voltage source 40 and second voltage source 55 can be switched into their respective circuits.

Wenn der erste Schalter 56 geschlossen ist, fließt nur ein Gleichstrom I in der bereits erläuterten Weise über die radialen Stichleitungen 35, und die Antriebseinheit 20′ arbeitet nach Art einer Unipolar-Maschine, wie bereits zu Fig. 2 erläutert wurde.When the first switch 56 is closed, only a direct current I flows in the manner already explained via the radial stub lines 35 , and the drive unit 20 'operates in the manner of a unipolar machine, as has already been explained with reference to FIG. 2.

Alternativ dazu kann nun jedoch auf einen MHD-Antrieb umgeschal­ tet werden.Alternatively, you can switch to an MHD drive be tested.

Hierzu wird zunächst eine Feststellbremse 60 angezogen, mit der die Welle 30′ raumfest arretiert, d. h. drehstarr mit der Solenoidspule 21 verbunden werden kann. Nun wird bei geöffnetem ersten Schalter 56 der zweite Schalter 57 geschlossen. Zwischen den leitfähigen Belägen 50, 51 liegt nun eine hohe Gleich­ spannung, und es bildet sich das elektrische Feld E mit den Feldlinien 65 aus.For this purpose, a parking brake 60 is first applied, with which the shaft 30 'locked in place, ie can be connected in a torsionally rigid manner to the solenoid coil 21 . Now the second switch 57 is closed when the first switch 56 is open. There is now a high DC voltage between the conductive coverings 50 , 51 and the electric field E is formed with the field lines 65 .

Da die Feldlinien 24 des magnetischen Feldes B und die Feld­ linien 25 des elektrischen Feldes E senkrecht aufeinander stehen und zwar in axialer bzw. in radialer Richtung, wird den Ionen des umgebenden Salzwassers eine Lorentz-Kraft mitge­ teilt, die zirkular um die Achse 22 herum gerichtet ist. Dies ist bei 66 angedeutet, wo man erkennt, daß das Umgebungswasser in Uhrzeigerrichtung, in Fig. 3 von links betrachtet, umläuft.Since the field lines 24 of the magnetic field B and the field lines 25 of the electric field E are perpendicular to one another, namely in the axial or radial direction, the ions of the surrounding salt water are communicated a Lorentz force, which is circular around the axis 22 is directed. This is indicated at 66 , where it can be seen that the ambient water circulates clockwise, viewed from the left in FIG. 3.

Da die Flügel der Schraube 32 mit zur Achse 22 geneigten Leitflächen versehen sind, wird das Umgebungswasser auf seiner zirkularen Bahn zugleich in axialer Richtung umgelenkt und erzeugt damit ebenfalls einen Rückstoß auf die Antriebseinheit 20′.Since the wings of the screw 32 are provided with guide surfaces inclined to the axis 22 , the ambient water on its circular path is simultaneously deflected in the axial direction and thus also generates a recoil to the drive unit 20 '.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist eine Antriebseinheit 70 zwei Solenoidspulen 71a, 71b auf, die koaxial zu einer Achse 72, jedoch axial beabstandet nebeneinander angeordnet sind.In the embodiment shown in FIG. 4, a drive unit 70 has two solenoid coils 71 a, 71 b, which are arranged coaxially to an axis 72 , but axially spaced apart.

Die Solenoidspulen 71a, 71b werden von einer gemeinsamen Welle 73 durchdrungen, die wiederum eine Schraube trägt. Dabei befindet sich ein Schraubenabschnitt 74a innerhalb der Solenoid­ spule 71a und ein weiterer Schraubenabschnitt 74b innerhalb der Solenoidspule 71b.The solenoid coils 71 a, 71 b are penetrated by a common shaft 73 , which in turn carries a screw. There is a screw portion 74 a within the solenoid coil 71 a and a further screw portion 74 b within the solenoid coil 71 b.

Über Schleifkontakte 75a, 75b kann eine elektrisch leitende Verbindung zur Welle 73 an deren beiden freien Enden hergestellt werden.An electrically conductive connection to the shaft 73 can be established at its two free ends via sliding contacts 75 a, 75 b.

Innerhalb der Welle 73 verlaufen axiale elektrische Leitungs­ stücke 76a bzw. 76b, jeweils im Bereich der Solenoidspulen 71a, 71b. Von den axialen elektrischen Leitungen 76a, 76b zweigen wiederum radiale Stichleitungen 77a bzw. 77b ab, die die Flügel der Schraubenabschnitte 74a, 74b radial durchsetzen.Within the shaft 73 run axial electrical line pieces 76 a and 76 b, each in the region of the solenoid coils 71 a, 71 b. From the axial electrical lines 76 a, 76 b branch radial branch lines 77 a and 77 b branch off, which radially penetrate the wings of the screw sections 74 a, 74 b.

Die radialen Stichleitungen 77a, 77b verlaufen dann axial in einem Rohr 78, das die Schraubenabschnitte 74a, 74b wiederum umgibt und das auch drehstarr sowohl mit den Schraubenabschnit­ ten 74a, 74b wie auch mit der Welle 73 verbunden ist. The radial stubs 77 a, 77 extend b then axially into a tube 78, which in turn surrounds the screw portions 74 a, 74 b and the ten 74 a both with and rotationally fixed to Schraubenabschnit, 74 b, as well as with the shaft 73 is connected.

Die im Rohr 78 axial verlaufenden Leitungsabschnitte sind mit 79 bezeichnet.The line sections running axially in the tube 78 are designated by 79 .

Die Solenoidspulen 71a, 71b werden gegensinnig von Strom durchflossen, so daß sie axial entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder B erzeugen. Mit 85aa sind die axial gerich­ teten magnetischen Feldlinien der Solenoidspule 71a und mit 85ba die entsprechend entgegengesetzt gerichteten axial ver­ laufenden magnetischen Feldlinien der Solenoidspule 71b bezeich­ net. In entsprechender Weise bezeichnen 85ar bzw. 85br die radial verlaufenden magnetischen Feldlinien der Solenoidspulen 71a bzw. 71b, wobei zu beachten ist, daß diese radial gleich­ sinnig verlaufen.The solenoid coils 71 a, 71 b are flowed through in opposite directions by current, so that they generate axially oppositely directed magnetic fields B. With 85 aa the axially directed magnetic field lines of the solenoid coil 71 a and with 85 ba the corresponding opposite axially running magnetic field lines of the solenoid coil 71 b are designated net. Correspondingly, 85 ar and 85 br denote the radially extending magnetic field lines of the solenoid coils 71 a and 71 b, whereby it should be noted that these radially run in the same sense.

Bei der in Fig. 4 eingezeichneten Konfiguration wird ein Gleichstrom I über den rechten Schleifkontakt 75b in die axial verlaufende elektrische Leitung 76b eingespeist. Der Strom verzweigt sich von dort aus in die radialen Stichleitungen 77b und strömt dann durch die axial verlaufenden elektrischen Leitungen 79 entlang des Rohres 78, um dann wieder in die radialen Stichleitungen 77a einzutreten, sich in der axial gerichteten elektrischen Leitung 76a innerhalb der linken Solenoidspule 71a zu sammeln und dann über den linken Schleif­ kontakt 75a wieder abgeführt zu werden.In the configuration shown in FIG. 4, a direct current I is fed via the right sliding contact 75 b into the axially extending electrical line 76 b. The current branches out from there into the radial branch lines 77 b and then flows through the axially extending electrical lines 79 along the tube 78 , in order then to re-enter the radial branch lines 77 a, in the axially directed electrical line 76 a within the to collect the left solenoid coil 71 a and then to be removed again via the left sliding contact 75 a.

Im Bereich der Flügel der Schraubenabschnitte 74a, 74b stellt sich nun derselbe Effekt ein, wie er bereits zu Fig. 2 im einzelnen beschrieben wurde. Mit 86r ist dabei der radial verlaufende Strom I bezeichnet und man erkennt leicht, daß die Verhältnisse innerhalb der Solenoidspule 71a, 71b jeweils zweifach entgegengesetzt sind, so daß sich daraus dieselbe Drehrichtung für die Welle 73 ergibt. In the area of the wings of the screw sections 74 a, 74 b, the same effect now arises as has already been described in detail for FIG. 2. With 86 r, the radially extending current I is designated and it is easy to see that the conditions within the solenoid coil 71 a, 71 b are each two times opposite, so that this results in the same direction of rotation for the shaft 73 .

Der in axialer Richtung 86a strömende Strom I trifft im axialen Zwischenraum zwischen Solenoidspule 71a und 71b auf zu seiner Strömungsrichtung rechtwinklig verlaufende Feldlinien 85ar bzw. 85br, so daß auch dort eine Kraft in Umfangsrichtung auf die elektrischen Leitungen 79 ausgeübt wird. Auch hier ist die Konfiguration so, daß der Welle 73 dieselbe Drehrichtung mitgeteilt wird.The current I flowing in the axial direction 86 a strikes in the axial space between the solenoid coil 71 a and 71 b on field lines 85 ar or 85 br running at right angles to its direction of flow, so that a force is exerted there in the circumferential direction on the electrical lines 79 . Here too, the configuration is such that the shaft 73 is informed of the same direction of rotation.

Bei der Antriebseinheit 70 der Fig. 4 wird somit sowohl das axial gerichtete magnetische Feld wie auch das radial gerichtete magnetische Feld ausgenutzt. Es versteht sich, daß die Anordnung der Fig. 4 sich in axialer Richtung mehrfach mit kurzen Sole­ noiden wiederholen kann.In the drive unit 70 of FIG. 4, both the axially directed magnetic field and the radially directed magnetic field are thus used. It is understood that the arrangement of FIG. 4 can be repeated several times in the axial direction with short brine noids.

Es versteht sich dabei, daß bei Ausführungsbeispielen der Erfindung auch solche Anordnungen gewählt werden können, bei denen nur die radial gerichteten Feldlinien ausgenutzt werden und es können bei der Anordnung der Fig. 4 selbstverständlich auch diejenigen radial gerichteten Feldlinien ausgenutzt werden, die sich links und rechts der Antriebseinheit 70 in den Außen­ raum hinein erstrecken.It goes without saying that, in the case of exemplary embodiments of the invention, such arrangements can also be selected in which only the radially directed field lines are used and, of course, in the arrangement of FIG. 4, those radially directed field lines can also be used which are to the left and right extend the drive unit 70 into the outer space.

Der die Schraube umgebende Außenmantel kann durchaus vollkommen geschlossen sein. Ebenso können die Solenoidspulen 71a und 71b starr miteinander verbunden sein, etwa über ein gemeinsames Stützrohr. Insbesondere supraleitende Solenoide können sich innerhalb eines gemeinsamen Kryostaten auf einem Spulenträger befinden, so daß mechanische Kräfte zwischen den Solenoiden sicher abgefangen werden. The outer jacket surrounding the screw can be completely closed. Likewise, the solenoid coils 71 a and 71 b can be rigidly connected to one another, for example via a common support tube. In particular, superconducting solenoids can be located on a coil carrier within a common cryostat, so that mechanical forces can be safely intercepted between the solenoids.

In den Fig. 5 bis 8 sind verschiedene Varianten dargestellt, wie einzelne Antriebseinheiten oder Tandem-Antriebseinheiten in Schiffsrümpfen von Über- oder Unterwasserfahrzeugen unter­ gebracht werden können.In Figs. 5 to 8 show different variants are shown as individual drive units or drive units in tandem ship hulls of over- or under underwater vehicles can be accommodated.

Bei der Variante gemäß Fig. 5 ist eine einzelne Antriebseinheit 20 der in Fig. 2 erläuterten Art in einem Schiffsrumpf 90 integriert, so daß ein minimaler Strömungswiderstand entsteht.In the variant according to FIG. 5, a single drive unit 20 of the type explained in FIG. 2 is integrated in a ship's hull 90 , so that a minimal flow resistance arises.

Bei der Variante gemäß Fig. 6 ist eine Tandem-Antriebseinheit 20a, 20b an Auslegern 92a, 92b im Abstand von einem Schiffsrumpf 91 angeordnet.In the variant according to FIG. 6, a tandem drive unit 20 a, 20 b on brackets 92 a, 92 b is arranged at a distance from a ship's hull 91 .

Bei der Variante gemäß Fig. 7 befindet sich wiederum eine einzelne Antriebseinheit 20 gemäß Fig. 2 am unteren Ende eines Kieles 94 eines Schiffsrumpfes 93.In the variant according to FIG. 7, there is again a single drive unit 20 according to FIG. 2 at the lower end of a keel 94 of a ship's hull 93 .

Schließlich veranschaulicht Fig. 8 noch die Möglichkeit, eine Tandem-Antriebseinheit 20a, 20b in einem Schiffsrumpf 95 derart anzuordnen, daß die Richtung der Antriebseinheit 20a, 20b nicht parallel zur Fahrtrichtung verläuft, sondern um eine zur Fahrtrichtung senkrechte Achse 97 geschwenkt werden kann, wie mit einem Pfeil 96 angedeutet. Bei Unterwasserfahrzeugen kann damit in Tiefenrichtung mannövriert werden, während bei Überwasserfahrzeugen eine Levitation des Schiffsrumpfes erreicht werden kann, mit dem Ziel, den hydrodynamischen Widerstand nach Art von Tragflügelbooten zu verringern.Finally, FIG. 8 illustrates the possibility of arranging a tandem drive unit 20 a, 20 b in a ship's hull 95 such that the direction of the drive unit 20 a, 20 b does not run parallel to the direction of travel, but rather is pivoted about an axis 97 perpendicular to the direction of travel can be, as indicated by an arrow 96 . In underwater vehicles it can be maneuvered in the depth direction, while in overwater vehicles levitation of the ship's hull can be achieved with the aim of reducing the hydrodynamic resistance in the manner of hydrofoils.

Es versteht sich dabei, daß die Anordnungen der Fig. 5 bis 8 auch in Kombination miteinander oder in Vertauschung der einzelnen Elemente eingesetzt werden können, beispielsweise beim Fall der Fig. 7, indem am unteren Ende des Kiels 64 nicht eine einzelne Antriebseinheit 20, sondern vielmehr eine Tandem- Einheit 20a, 20b nach Art der Fig. 4 eingesetzt wird.It goes without saying that the arrangements of FIGS. 5 to 8 can also be used in combination with one another or in exchange of the individual elements, for example in the case of FIG. 7, in that not a single drive unit 20 at the lower end of the keel 64 , but instead rather, a tandem unit 20 a, 20 b according to the type of FIG. 4 is used.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Antreiben von Wasserfahrzeugen, mit einem von Umgebungswasser durchströmten zylindrischen Körper, in dem ein als Schraube (32; 74) ausgebildetes hydro­ dynamisches Antriebselement auf einer Welle (30; 73) angeordnet ist, wobei die Schraube (32; 74) als Rotor einer elektrischen Maschine ausgestaltet und der zylindrische Körper von einer Solenoid-Magnetspule (27; 71) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine eine Unipolarmaschine ist, bei der der zylindrische Körper als Rohr (36; 78) ausgebildet ist, und die Solenoid- Magnetspule (27; 71) in dem Rohr (36; 78) ein im wesent­ lichen axiales Konstant-Magnetfeld (B) erzeugt, und daß die Schraube (32; 77) mindestens einen radialen elektrischen Leiter (35; 74) umfaßt, der einerseits mit einer in der Welle (30; 73) verlaufenden ersten Zuleitung (34; 76) und andererseits mit einer entlang des Rohres (36; 78) ver­ laufenden zweiten Zuleitung elektrisch verbunden ist.1. Device for driving watercraft, with a cylindrical body through which ambient water flows, in which a hydro-dynamic drive element designed as a screw ( 32 ; 74 ) is arranged on a shaft ( 30 ; 73 ), the screw ( 32 ; 74 ) being Designed rotor of an electrical machine and the cylindrical body is surrounded by a solenoid solenoid ( 27 ; 71 ), characterized in that the electrical machine is a unipolar machine, in which the cylindrical body is designed as a tube ( 36 ; 78 ), and the Solenoid solenoid ( 27 ; 71 ) in the tube ( 36 ; 78 ) generates a substantially axial constant magnetic field (B), and that the screw ( 32 ; 77 ) comprises at least one radial electrical conductor ( 35 ; 74 ), which is electrically connected on the one hand to a first supply line ( 34 ; 76 ) running in the shaft ( 30 ; 73 ) and on the other hand to a second supply line running along the tube ( 36 ; 78 ) t. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (35; 77) durch mindestens einen Flügel der Schraube (32, 74) verläuft.2. Device according to claim 1, characterized in that the conductor ( 35 ; 77 ) extends through at least one wing of the screw ( 32 , 74 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (36) und die Schraube (32) drehstarr miteinan­ der verbunden sind. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tube ( 36 ) and the screw ( 32 ) are rotatably connected miteinan. 4. Vorrichtung zum Antreiben von Wasserfahrzeugen, mit einem von Umgebungswasser durchströmten zylindrischen Körper (78), in dem ein als Schraube (74) ausgebildetes hydrodyna­ misches Antriebselement auf einer Welle (73) angeordnet ist, wobei die Schraube (74) als Rotor einer elektrischen Maschine ausgestaltet und der zylindrische Körper von einer Magnetspule (71) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine eine Unipolarmaschine ist, bei der der zylindrische Körper als Rohr (78) ausgebildet ist, und die Magnetspule (71) mindestens bereichsweise ein im wesentlichen radiales Konstant-Magnetfeld (85ar, 85br) erzeugt, und das Rohr (78) mindestens einen im wesentlichen parallel zu einer Achse (72) der Welle (73) verlaufenden elektrischen Leiter (79) umfaßt, der durch den radialen Bereich des Magnetfeldes (85ar, 85br) verläuft und beidendig an Zuleitungen (76) angeschlossen ist.4. Apparatus for driving watercraft, with a cylindrical body ( 78 ) through which ambient water flows, in which a hydrodynamic drive element designed as a screw ( 74 ) is arranged on a shaft ( 73 ), the screw ( 74 ) as a rotor of an electrical one Machine designed and the cylindrical body is surrounded by a magnet coil ( 71 ), characterized in that the electrical machine is a unipolar machine, in which the cylindrical body is designed as a tube ( 78 ), and the magnet coil ( 71 ) is at least partially essentially radial constant magnetic field ( 85 ar, 85 br) generated, and the tube ( 78 ) comprises at least one substantially parallel to an axis ( 72 ) of the shaft ( 73 ) extending electrical conductor ( 79 ) through the radial region of the magnetic field ( 85 ar, 85 br) runs and is connected at both ends to supply lines ( 76 ). 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule mindestens eine Solenoidspule (21; 71) umfaßt.5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic coil comprises at least one solenoid coil ( 21 ; 71 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Solenoidspulen (71a, 71b) gleichachsig und axial voneinander beabstandet angeordnet sind, und daß der Leiter (79) in axialer Richtung im Zwischenraum zwischen den Solenoidspulen (71a, 71b) verläuft.6. The device according to claim 5, characterized in that two solenoid coils ( 71 a, 71 b) are arranged coaxially and axially spaced apart, and that the conductor ( 79 ) in the axial direction in the gap between the solenoid coils ( 71 a, 71 b) runs. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (36) über einen ersten Schleifkontakt (37/39) mit einer raumfest an­ geordneten Spannungsquelle (40) elektrisch verbunden ist. 7. The device or more of claims 1 to 6, characterized in that the tube (36) fixed in space via a first sliding contact (37/39) with an electrically connected to higher-level voltage source (40) for a. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (30; 73) der Schraube (32; 74) und die Schraube (32; 74) drehstarr miteinander verbunden sind, und daß die Welle (30; 73) über einen zweiten Schleifkontakt (33/38; 75) mit einer raumfest angeordneten Spannungsquelle (40) elektrisch verbunden ist.8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the shaft ( 30 ; 73 ) of the screw ( 32 ; 74 ) and the screw ( 32 ; 74 ) are rotationally rigidly connected to one another, and that the shaft ( 30 ; 73) via a second sliding contact (33/38; 75) having a spatially fixed voltage source (40) is electrically connected. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (32) drehstarr mit der Solenoidspule (21) verbindbar und daß ein radial gerichtetes elektrisches Feld (E) in dem von der Solenoid­ spule (21) umschlossenen Raum erzeugbar ist.9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the screw ( 32 ) rotatably connected to the solenoid coil ( 21 ) and that a radially directed electric field (E) in the solenoid coil ( 21 ) enclosed Space can be generated. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld (E) zwischen dem Rohr (36′) und der Welle (30′) erzeugbar ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the electric field (E) between the tube ( 36 ') and the shaft ( 30 ') can be generated. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (30′), die Schraube (32) und das Rohr (36′) drehstarr miteinander verbunden sind, und daß eine Span­ nungsquelle (55) einerseits mit dem Rohr (36′) und anderer­ seits mit der Welle (30′) jeweils über Schleifkontakte (37/39, 53/54) verbindbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the shaft ( 30 '), the screw ( 32 ) and the tube ( 36 ') are rotationally rigidly connected to each other, and that a voltage source ( 55 ) on the one hand with the tube ( 36 ' ) and on the other hand can be connected to the shaft ( 30 ') via sliding contacts ( 37/39 , 53/54 ). 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidspule eine supraleitende Spule ist.12. The device according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the solenoid coil superconducting coil. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus einem Hochtemperatur-Supraleiter besteht.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the coil consists of a high temperature superconductor.
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DE873362C (en) * 1951-11-01 1953-12-07 Otto Frommknecht Propulsion for watercraft by a propeller in a shaft running approximately in the longitudinal direction of the vehicle
CH494672A (en) * 1968-07-19 1970-08-15 Spoerri Gregor Motor boat with screw drive
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